Telemetriesystem mit hoher Datenrate

M

Maik Thelen

Guest
Hallo,

von einer drehenden Welle sollen Messdaten an eine Auswerteeinheit
übertragen werden. Auf Grund der hohen Drehzahl (bis zu 40000 1/min)
suche ich nach einem berührungslosen Übertragungssystem
(optisch, Funk, induktiv). Die gewünschte Datenrate liegt bei 4 Gbits/s,
dass
dies kaum realisierbar ist, haben meine Recherchen bereits ergeben.

Mit welcher Übertragungsart erhalte ich die höchste Datenrate?
Und gibt es bereits Systeme am Markt, die eine hohe Datenrate realisieren
können? (etwa im Bereich einiger Mbits/s)

Gruß,

Maik Thelen
 
Maik Thelen schrieb:
von einer drehenden Welle sollen Messdaten an eine Auswerteeinheit
übertragen werden. Auf Grund der hohen Drehzahl (bis zu 40000 1/min)
suche ich nach einem berührungslosen Übertragungssystem
(optisch, Funk, induktiv). Die gewünschte Datenrate liegt bei 4 Gbits/s,
dass
dies kaum realisierbar ist, haben meine Recherchen bereits ergeben.
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Hallo,

stimmen die 4 Gigabit/s wirklich? Das wären immerhin 6 Megabit pro
Umdrehung der Welle. Wie ergeben sich denn die 4 Gigabit/s?

Bye
 
Maik Thelen schrieb:
Dies soll jedoch nicht das Ziel sein, Maß von 4 Gbit/s ist für mich völlig
irrelevant, da es technisch so gut wie nicht möglich ist. Mich interessiert,
was maximal machbar ist und mit welcher Übertragungsart ich das erreiche.
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Hallo,

also Lucent schickt inzwischen 10 Gbps und sogar 40 Gbps über
Lichtleitfasern, sogar jeweils auf 128 oder 64 verschiedenen
Wellenlängen simultan, also 1,28 oder 2,56 Tbs insgesamt (ja Terrabit
pro Sekunde).

http://www.lucent.com/products/solution/0,,CTID+2021-STID+10482-SOID+100175-LOCL+1,00.html

Da sollten die 4 Gbit/s auch optisch möglich sein, das Problem ist nur
die Strahlführung von der rotierenden Welle. Ist ein Ende der Welle frei
das man einen Laser im Zentrum der Welle abstrahlen lassen kann?
Ein optischer Schleifring könnte bei so hohen Datenraten Schwierigkeiten
machen.

Bye
 
Maik Thelen wrote:

Hallo,

von einer drehenden Welle sollen Messdaten an eine Auswerteeinheit
übertragen werden. Auf Grund der hohen Drehzahl (bis zu 40000 1/min)
suche ich nach einem berührungslosen Übertragungssystem
(optisch, Funk, induktiv). Die gewünschte Datenrate liegt bei 4 Gbits/s,
dass
dies kaum realisierbar ist, haben meine Recherchen bereits ergeben.

Mit welcher Übertragungsart erhalte ich die höchste Datenrate?
Und gibt es bereits Systeme am Markt, die eine hohe Datenrate realisieren
können? (etwa im Bereich einiger Mbits/s)

Gruß,

Maik Thelen



Hmm... also so hohe Datenraten sind per Lichtübertragung kein wirkliches
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Problem. Ich stelle mir es aber zum einen schwer vor, wie schon vorher
von Uwe bemerkt, diese Daten von der rotierenden Welle abzustrahlen.
Auch wenn das Ende der Welle frei ist und eiin zentrierter Laser dort
senden könnte ist immer noch das Problem der Vibration, dass es
erforderlich mach auch den optischen Empfänger mitzuführen.

Zudem, worauf lötet man die Bauteile, die in den Sensoren auf der Achse
montiert sind, ohne Selbstzerlegung?
Lassen sich die Daten wirklich nicht anders aufnehmen als ausgerechnet
auf der Achse montiert? Ich meine, wenn es um Schwinungen oder so geht,
dann könnte man Laser-Interferometer auch neben der Achse montieren, die
die Daten erfassen und dann gleich an einen schnellen Meßrechner
weitergeben. Auch eine exakte Position der Achse während der Umdrehung
könnte man per magnetischer Verfahren wie Hallsensoren oder optischer
Abtastung erfassen.

Auf jeden Fall eine interessante Aufgabe.

Gruß

Ulrich
 
On Wed, 10 Sep 2003 16:50:34 +0200, "Maik Thelen" <maik.thelen@tzm.de>
wrote:
gewünscht waren 64 Messkanäle mit jeweils 2 MHz Bandbreite, also 128 MHz.
Bei 16fach Oversampling erhalte ich bereits ca. 2 Gbit/s.
Die Online-Signalvorverarbeitung ist Dein Freund.
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Wenn eh' klar ist, das Oversampling vorliegt, kann man die Daten auch
gleich mit ein paar schnellen DSP's vor Ort auf eine erträgliche Rate
bringen, z.B. mittels auf die 2MHz angepassten FIR Tiefpassfilter.
Für einen C671x oder TigerSharc DSP sollte das kein Problem sein,
und zwar für mehrere (ca. 4-8) Kanäle gleichzeitig.
Vermutlich kann der den Datenstrom auch noch gleich weiter
komprimieren, indem der erste Teil der Analyse dorthin verlagert wird,
das hängt von der genauen Aufgabenstellung ab.

Da die DSP's auch schnelle DMA's on Chip haben, bietet sich danach
eine Zusammenfassung mittels MultiQ-FIFO an (ein IC, gut für
schon >2 GBit/s, been there, done that) und danach ein Transfer
entweder optisch oder, wenn man z.B. <100MBit/s hinkommt, mittels
Funk, es gibt 5,x GHz WLAN IC's und Module, die durch Kanalbündelung
108 MBit/s brutto schaffen (ca. die Hälfte netto). Es gibt auch
Serializer, die ohne Problem auf die 2 GBit/s kommen.
Das Signal landet dann z.B. auf dem Sender, optisch oder xx-GHz.

Also machbar und kein wirkliches Problem ...

Dies soll jedoch nicht das Ziel sein, Maß von 4 Gbit/s ist für mich völlig
irrelevant, da es technisch so gut wie nicht möglich ist. Mich interessiert,
was maximal machbar ist und mit welcher Übertragungsart ich das erreiche.
Wenn es sein *muss*, sind auch die 4 GBit/s machbar. Wenn nicht
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optisch, dann auf Millimeterwelle im zweistelligen GHz-Bereich.
Das ist dann die Luxus-Variante, aber auch preislich.

Geht alles ...

.... wenn man Erfahrung damit hat. Wenn Du aber jetzt meinst:
Ich nehme mir ein Shareware-Layout-Tool, das gute alte Analogoszi,
Spek. braucht man eh' nicht, BGA-Bauteile sind bäh, weil doch
die DIL vom Unrat angeblich besser zu löten sind, und die Bauteile
gibts beim Supermarkt (halt Unrat ;-), dann wirst Du auf die Nase
fallen.
Das nur als Vormerkung, falls Geiz geil ist.

Ich schätze, dass so ein Projekt realistisch schon 60-80k Euro
zur Realisierung kostet, dann sollte es aber auch funktionieren.
IMHO sind mehrere komplexe Multilayer-Platinen mit DSP's,
FPGA's und Spezialbausteinen (alles BGA ;-/dafür zu entwickeln.
( Siehe: http://www.bartels.de/inetrout.gif für eine Vorstellung
bzgl. Komplexität, oben links in der Ecke ist ein 2 GBit/s
Serializer, in der Mitte ein DSP, der Speicher rechts unten ist
für Telemetrie Overkill, und den Silberling (CAM) braucht es
auch nicht, ebensowenig das LAN oben rechts. )
Hinzu kommen die mechanischen Erfordernisse, sprich die
Boards sollte mit den Beschleunigungskräften zurande kommen
und irgendwie sich an die Umweltbedingung "rund" anpassen
lassen.
Für fertige Telemetrie mit dem Durchsatz ist sicher ein ähnlicher
Betrag anzusetzen, wenn man soetwas überhaupt fertig findet.

Ah', noch was: Wenn Du Salesdroiden (wandelnde Krawattenständer
von Großkonzernen, deren Management sich HighTech auf die
Fahnen schreibt, aber immer noch meint, dass es sich dabei um
die in oberen (High ;-) Stockwerken ihres Hauptverwaltungs-
Hochhauses gelegenen Elektroschaltschränke handelt - besagte
Krawattenständer haben ein Folienauflegeprogramm implementiert,
das vollautomatisch stets den gleichen Management-Intentionstext
herbetet ;-) toll findest, dann zahlst Du das Zehnfache und bekommst
sowieso keine Lösung. Zumindest nicht schnell ;-)
Siehe UMTS, siehe LKW Maut ...

Gruß Oliver

--
Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
http://www.bartels.de + Phone: +49-8122-9729-0 Fax: -10
 
Optische Drehübertrager habe ich letztens bei www.schleifring.de
gesehen. Leider ist die Maxmimaldrehzahl zu niedrig. Aber vielleicht
können die etwas entwickeln.

Gruß Stephen

Maik Thelen schrieb:
Hallo,

von einer drehenden Welle sollen Messdaten an eine Auswerteeinheit
übertragen werden. Auf Grund der hohen Drehzahl (bis zu 40000 1/min)
suche ich nach einem berührungslosen Übertragungssystem
(optisch, Funk, induktiv). Die gewünschte Datenrate liegt bei 4 Gbits/s,
dass
dies kaum realisierbar ist, haben meine Recherchen bereits ergeben.

Mit welcher Übertragungsart erhalte ich die höchste Datenrate?
Und gibt es bereits Systeme am Markt, die eine hohe Datenrate realisieren
können? (etwa im Bereich einiger Mbits/s)

Gruß,

Maik Thelen
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--
Dipl.-Phys. Stephen Illenseer

Institut fuer Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
Technische Universitaet Braunschweig
Langer Kamp 19b
D-38106 Braunschweig
Tel: (+)49/ (0)531/391-7607
Fax: (+)49/(0)531/391-5842
Email: s.illenseer@tu-bs.de
 
Ulrich Prinz schrieb:
Zudem, worauf lötet man die Bauteile, die in den Sensoren auf der Achse
montiert sind, ohne Selbstzerlegung?
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Hallo,

in einer stabilen Vergußmasse vergiessen, dann hält die Schaltung auch
sehr hohe Zentripedalbeschleunigungen aus. Aber ausgewuchtet muss alles
auch noch sein.

Bye
 
Stephen Illenseer schrieb:
Optische Drehübertrager habe ich letztens bei www.schleifring.de
gesehen. Leider ist die Maxmimaldrehzahl zu niedrig. Aber vielleicht
können die etwas entwickeln.

Hallo,
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immerhin mehrere Gigabit/s, auch mit mehreren Fasern.
Aber sie haben auch kontaktlose elektronische Drehübertrager für 1,8 GBit/s.

Bye
 
Die G Belastung der Quarze und die anderen mechanischen Probleme mal
außen vor, aber was passiert denn mit Funkwellen, die mit 40.000 UpM um
eine Welle rotierend abgestrahlt werden?
Das hängt sicher stark von der Antenne ab, bei einer stabförmigen, die
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mittig in Richtung der Achse liegt, sollte sich wohl am wenigsten tun.

Sabine
 
Carsten Kurz <audiovisual@t-online.de> wrote:

Die G Belastung der Quarze und die anderen mechanischen Probleme mal
außen vor, aber was passiert denn mit Funkwellen, die mit 40.000 UpM
um eine Welle rotierend abgestrahlt werden?
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Sie unterliegen dem Dopplereffekt. Allerdings dürfte die
Frequenzverschiebung nicht allzu groß sein, da ja v/c immer noch
(aufgrund des hohen c) recht klein ist.
--
J"org Wunsch Unix support engineer
joerg_wunsch@interface-systems.de http://www.interface-systems.de/~j/
 
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